Дипломная работа: Автоматизация добычи угля на шахте им. Костенко

2.6 ПБ и ПТЭ при эксплуатации газовой защиты

Замер содержания газов в шахтах производится стационарными или переносными автоматическими приборами и переносными приборами эпизодического действия.

Все рабочие, ведущие работы в тупиковых очистных выработках таких шахт, должны обеспечиваться индивидуальными автоматическими сигнализаторами метана.

Автоматические стационарные и встроенные приборы контроля содержания метана должны обеспечивать автоматическое отключение электроэнергии при недопустимой концентрации метана.

Места установки автоматических переносных приборов и датчиков стационарных приборов контроля содержания метана определяется в соответствии с «Инструкцией по замеру концентрации газов в шахтах и применению автоматических приборов контроля содержания метана.

Непрерывность контроля содержания метана при сотрясательном взрывании и торпедировании пород кровли должна обеспечиваться таким включением датчиков, чтобы с них}во время проведения указанных работ, не снималось напряжение.

Переносные автоматические приборы контроля содержания метана должны располагаться в очистных выработках — на пологих и наклонных пластах у корпуса комбайна или врубовой машины со стороны исходящей струи; на крутых пластах — в месте нахождения машиниста; при дистанционном управлении комбайном—в вентиляционном штреке против выхода из очистной выработки у кровли штрека.

Переносные автоматические приборы контроля содержания метана должны подвешиваться так, чтобы воздушный поток подходил со стороны, противоположной лицевой панели прибора.

Стационарные автоматические приборы контроля содержания метана должны производить отключение электроэнергии при установке на концентрацию метана в исходящих струях очистных выработок и выемочных участков — 1,3 %.

Для обеспечения надежности электроснабжения предприятий должны применяться средства автоматики: автоматическое включение резерва (АВР); автоматическое повторное включение (АПВ); автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) и устройство форсирования возбуждения синхронных двигателей; автоматическая частотная разгрузка (АЧР) и другие.

При наличии быстродействующих основных защит, все операции контроля исправности или опробования электроавтоматики, где требуются по условиям эксплуатации (обмен сигналами В. Ч. защит, опробование устройств автоматических осциллографов),должны производиться дежурным персоналом по специальной инструкции с записью результатов в специальный или оперативный журнал или персоналом, обслуживающим устройства РЗАиТ.

2.7 Проверочный расчет электроснабжения очистного забоя

Выбор участковой подстанции. Определим мощность трансформатора для 1-группы:

где SРуст - суммарная установленная мощность электродвигателей, - кВт

Кс — коэффициент спроса, учитывающий степень загрузки и одновременности работы двигателей, а также КПД кабелей сети и двигателе

где Рн - номинальная мощность наиболее крупного токоприёмника

Cosjф = 0,6 — условный средневзвешенный коэффициент мощности по очистным участкам шахт

Smp.AOC-4B — номинальная мощность осветительного трансформатора

По расчетной мощности трансформатора для I-группы принимаем ближайшую большую по мощности стандартную ПУПП-ТСШВП-630-6/1,2 с номинальной мощностью 630 кВ А.

Определим мощность трансформатора для II-группы.

Принимаем стандартную ПУПП- ТСШВП-630 - 6/1,2.

Определим коэффициент загрузки

где Smp. ном — номинальная мощность ПУПП.

Таблица 2.1 Перечень электрооборудования участка

Установка

Электродвигатели

Мощность, кВт

Ток статора, А

КПД, %

Cos j

Iпуск / Iном

Мпуск / Мном

Мтах / Мном

1КШЭ

СНТ-32 №2

ПТК-1

ДЗК

ИТОГО

СНТ32 №1

СП-301

Гварек №2

1 ЛТ-80

Гварек№1

ИТОГО

экв-4-200

эдко-4-55

эдкофв-43/4-92-5

эдкофв-42/4-92-5

эдко-4-55

эдкофв-53/4-92-5

эдкофв-43/4-92-5

эдкофв-42/4-92-5

эдкофв-43/4-92-5

200´2

555

110´2

55´2

540

132,0

36,5

30,0

36,5

65,5

36,5

30,0

36,5

93,8

90,0

89,5

90,0

92,5

90,0

89,5

90,0

0,83

0,84

0,85

0,84

0,88

0,85

9,58

7,00

6,50

7,00

2,1

2,8

2,5

2,8

2,3

3,2

3,0

3,2

Расчет магистрального кабеля. Выбираем магистральный кабель по низкой стороне трансформаторной подстанции Iн.п=304А, принимаемы ЭВТ 3 ´ 95 + 1 ´ 10 + 4 ´ 4.

Таблица 2.2

Наименование потребителя

Номинальный ток

Сечение жил кабеля по

Тип принятого кабеля

Допустимому нагреву

Механической прочности

1 КШЭ

СНТ-32№2

ПТК-1

ДЗК

132´2

36,5

30,0

ГРШЭ-1140 3´95+1´10+4´4

ГРШЭ-1140 3´16+1´10

Производим проверку кабельной сети по нормальному режиму.

Потеря напряжения в типовом трансформаторе

где Ua - активная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора

Up - реактивная составляющая

Определим потерю напряжения в вольтах

Определим потерю напряжения в магистральном кабеле

где Ip -расчетный ток, А

L - длина кабеля, м

g - проводимость проводника, для меди g-53

S - сечение данного кабеля

Определим потерю напряжения в кабеле, питающем комбайн 1КШЭ

Определим суммарную потерю напряжения в сети, питающей комбайн 1 КШЭ

åDU=åDUmp+DUm.к=34,8+5,8+18,6=59,2В,

что меньше допустимого значения, равного 117 В. Таким образом, по нормальному режиму кабельная сеть выбрана правильно.

Произведем проверку кабельной сети по пусковому режиму

Определяем пусковой ток трансформатора

Imp.n=b´Iмн тр-Iном dB+In.dB=0.92´304-132+1265=1412,7А

Определяем потерю напряжения в трансформаторе при пуске наиболее мощного электродвигателя

Определим потерю напряжения в трансформаторе в вольтах.

Определим потерю напряжения в магистральном кабеле

Определим потерю напряжения в гибком кабеле комбайна

Определяем суммарную потерю напряжения в сети, питающей комбайн 1 КШЭ

åDU=DUmp.n+DUм.к п++DUг.к п =179+24,3+58,5=261,8В,

что меньше допустимого значения, равного 188 В. Таким образом, по пусковому режиму кабельная сеть выбрана правильно.

Расчет и выбор кабеля напряжением на 6 кВ, питающего участок

Расчет производится:

- по нагреву рабочим током (длительно допустимой нагрузке)

- по экономической плотности

- по термической устойчивости и Т.К.З.

- по допустимой потере напряжения

Для расчета по нагреву рабочим током определяется расчетный рабочий ток в кабеле

Принимаем бронированный кабель сечением жилы 25кв.мм ЭВТ 3´25 + 1´10.

Проверим сечение кабеля на экономическую плотность тока.

Проверим минимальное сечение жилы кабеля по термической устойчивости

где С - коэффициент, при напряжении до 10,<В включительно,для медных шин С-165

tф — фактическое время действия тока к.з.

I: - действующее значение установившегося 3-х фазного тока короткого замыкания

где Sк.з. – мощность к.з. на шинах КРУ

Проверим сечение кабеля по допустимой потере напряжения

Принимаем кабель ЭВТ 3´25 + 1´10

Порядок расчета токов короткого замыкания в точке К1:

где R — активное сопротивление трансформатора

В точке К 2:

Определим активное сопротивление в магистральном кабеле

Определим полное, активное и индуктивное, сопротивление в точке К2

Rк.2=Rm+Rм.к.=0,018+0,02=0,038 Ом

Хк.2=Хт+Хм.к.=0,08+0,016=0,096 Ом

Iк.з=0,87´6719=5846 А

В точке К3:

Определим активное сопротивление в кабеле комбайна

Определим индуктивное сопротивление в кабеле комбайна

Хк.к = 0,078´ 0,241 = 0,019 Ом

Определим полное, активное и индуктивное, сопротивление в точке КЗ

Rк.з = Rm + Rм.к + Rк.к = 0,018 + 0,02 + 0,048 = 0,086 Ом

Хк.з = Хт + Хм.к + Хк.к = 0,08 + 0,016 + 0,019 = 0,115 Ом

Iк.з=0,87´4800=4176 А

В точке К8:

Определим активное сопротивление в гибком кабеле маслостанции СНТ – 32 №2

Rг.к.п = 0,09´0,03 = 0,0027

Определим полное, активное и индуктивное, сопротивление в точке К8

Rк.8 = Rm +Rм.к +R2к.м =0,018 + 0,02 + 0,035 = 0,073 Ом

Хк8 =Хт+ Хм.к +Х2к.м = 0,08 + 0,016 + 0,0027 = 0,0987 Ом

В точке К7:

Определим активное сопротивление в гибком кабеле ПТК - 1

Определим индуктивное сопротивление в гибком кабеле ПТК-1

Хг.к.п = 0,09´0,05 = 0,0045 Ом

Определим полное сопротивление в гибком кабеле, индуктивное и активное, в точке К7

Rк.7 = 0,018 + 0,02 + 0,059 = 0,097 Ом

Хк.7 = 0,08 + 0,016 + 0,0045 = 0,1 Ом

Iк.з=0,87´5000=4350

В точке К 6:

Определим активное сопротивление в гибком кабеле ДЗК

Определим индуктивное сопротивление в гибком кабеле ДЗК

Хг.к.д = 0,09´0,092 = 0,008 Ом

Определим полное, активное и индуктивное, сопротивление в точе К6

Кк6 = Rm + Rм.к + Rг.к.д = 0,018 + 0,02 + 0,108 = 0,146 Ом

Хк6 =Хт+Хм.к+ Хг.к.д = 0,08 + 0,016 + 0,008 = 0,104 Ом

Iк.з=0,87´3871=3368 А

В точке К 4:

Активное и индуктивное сопротивление осветительной сети

Хо.с=0,101´0,23=0,023 Ом

1к.з =0,87´71 =62 А

В точке К 5:

Ток короткого замыкания на шинах ЦПП

Сопротивление электросистемы до шин ЦПП

От РПП-6 до ПУПП проложен бронированный кабель ЭВТ 3´25 + 1´10 длиной 800 м.

Определим активное и индуктивное сопротивление кабеля ЭВТ 3´25 + 1´10

Хк=0,088´0,8=0,07 Ом

Полное сопротивление

Zк=Rк+Хк=0,6+0,07=0,6 Ом

Суммарное сопротивление до ввода 6 кВ ПУПП

Rå=Rc + Zк = 0,72 + 0,6 = 1,32 Ом

Установившийся ток короткого замыкания на шинах ввода ПУПП

Мощность короткого замыкания на вводе ПУПП

Порядок выбора пускозащитной аппаратуры.

Выбираем пускозащитную аппаратуру к электрооборудованию, принятому в предыдущих расчетах: напряжение сети НН— 1140 В, освещения — 127 В, сети ВН— 6000 В.

Выбираем контактор для управления и защиты комбайна 1 КШЭ. Параметры двигателя:

Iн = 2´132 = 264 А

Iп=Iн+Iп = 1265 +132 = 1397А

Рп = 2´200 = 400 кВт

Iк.з =4176 А

Iк.з =4800 А

Выбираем контактор КT- 12P - 37 на Iн = 320 А.

Допустимая мощность подключения электродвигателя — 400 кВт. Токовая установка 800-2400 А. Предельно-токовое отключение - 4800 А.

Выбираем ток установки 1у.

Согласно ПБ Iy ³ In + Iн = 1397 А

Iу>1397А.

Принимаем ток установки Iу = 1400 А - защита ПМЗ, чтобы не происходило ложных срабатываний защиты.

Проверяем чувствительность токовой установки на срабатывании

1,5 £ Iк.з /Iу = 4176 /1400 = 2,98

Произведем отключение при максимально-возможном токе трехфазного короткого замыкания на зажимах электродвигателя с учетом 20 % запаса

Iк.з.´1,2£ In.o. 48001´1,2 = 5760>4800

Условия отключения не соблюдаются, отключение будет производить АВ.

Выберем контактор для отдельного включения двигателя на маслостанцию СНТ - 32 №2.

Параметры двигателя:

Iн = 36,5А

In = 250 А

Рн = 55 кВт

Iк.з = 4971А

Iк.з =5714 А

Выбираем контактор КТУ— 2Е на Iном = 63 А, допустимую подключательную мощность двигателя 80 кВт с предельной токовой уcтавкой 750 А и предельным токовым отключением 1000 А.

Определяем ток у ставки Iу Iy ³ In

Принимаем Iу = 250 А – защита ПMЗ Iy = In

Проверим чувствительность защиты на срабатывание

Iк.з / Iy ³ 1,5 4971 / 250 = 19,9, что больше 1,5

Iк.з ´ 1,2£ Iп.о 5714´1,2 = 6857 А > 1000 А

Условия отключения не соблюдаются, отключение будет производить автоматический выключатель.

Выбранный контактор КТУ — 2Е подходит для ПТК и ДЗК.

Выбираем автоматический выключатель, установленный в СУВ-1140 по суммарному номинальному току потребителей Iном - 370,5 А. Выбираем АВ-А 3732УУ5 на ток 400 А, токовая у ставка 2500 А и предельным разрывным током 18000 А.

Определим токовую у ставку АВ

Iу³Iпуск + (Iпм.тр - IпдВ) = 1397 + (370,5-132) = 1635,5 А

С учетом 25% запаса

Iy ³ 1,25 ´ 1635,5 ³ 2044 А

Максимальный ток трехфазного короткого замыкания на выводах АВ с учетом 20 % запаса

Iк.з =1,2´6719 = 8063 А, что меньше 18000 А

Проверим чувствительность защиты АВ

Iк.з / Iу ³ 1,5 4176/2500=1,7, что больше 1,5.

Окончательно принимаем к уставке автоматический выключатель типа А 3732УУ5.

Для питания, защиты и управления светильников лавы принимаем осветительный трансформатор со стабилизированным напряжением АОС-4В с Рн = 4кВА, Iн = 22 А, токовая установка защиты 32 А.

Iк.з = 62 А, Iк.з = 71А

Проверяем чувствительность защиты

Iк.з / Iу = 62/32 = 1,9, что больше 1,5

Расчет и выбор КРУ

Выбор ячейки КРУ, установленной в РПП-6, произведем по номинальному току трансформатора ТСВП 630/6-1,2 - 60,6А, выбираем КРУ типа КРУВ — 6 на ток 200 А с предельным отключением 2400 А.

Токовую уставку КРУВ-6 определим по току трансформатора при пуске.

где 1,2)1,4 - коэффициент запаса

п = Uкм / Unм = 6000 /1200 = 5 — коэффициент трансформации

На шкале уставок максимально - токовых реле в приводе ячейки имеются 6 делений, которые соответствуют 100, 140, 160, 200, 250 и 300 % номинального тока ячейки. УКРУВ-6 на 1ном эти цифры соответствуют 40, 56, 64, 80, 100, 120 (условные обозначения на шкале уставок) или действующему току 200, 280, 320, 400, 500 и 600 А.

Так что 372 > 320 и < 400 А, поставим у ставку на деление 80, что будет соответствовать 400 А. При пуске электродвигателей комбайна ложных срабатываний не произойдет.

Проверим выбранную уставку на требования ПБ:

что вполне удовлетворяет требованиям ПБ.

При возникновении к.з.защита надежно отключит силовой трансформатор от сети даже, если не сработает защита в сети 1140 В.

Сводные данные расчетов

Таблица 2.3 Спецификация электрооборудования

Наименование эл. оборудования	Тип эдектро-оборудования	Количество
РПП-6	КРУВ-6	1
ПУПП	ТСШВП-630-6/1,2	2
Магнитная станция	СУВ-1140	1
Контактор	КТ-12Р-37	1
Контактор	КТУ-2Е	3
Автоматический выключатель	АВ 3732УУ5	1
Осветительный трансформатор	АОС-4	1

Таблица 2.4 Кабельный журнал

Наименование токоприёмников	Марка кабеля	Напряжение, В	Длина, м
ТСШВП-630-6/1,2	ЭВТ 3´25+1´10	6000	800
СУВ-1140	ЭВТ 3´9561´10+4´4	1140	200
1 КШЭ	ГРШЭ-1140 3´95+1´10+4´4	1140	241
СНТ-32 №2	ГРШЭ-1140 3´95+1´10	1140	30
ПТК	ГРШЭ-1140 3´95+1´10	1140	50
ДЗК	ГРШЭ-1140 3´95+1´10	1140	92
Освещение	ГРШЭ 3´4+1´2,5	127	230

2.8 Расчет техника - экономической эффективности оборудования автоматической газовой защиты шахты

Основными показателями экономической эффективности автоматизации производства в горной промышленности являются:

- уменьшение числа занятых рабочих и повышение производительности труда;

- повышение качества и снижение себестоимости;

- снижение трудоемкости;

- уменьшение сроков окупаемости капитальных затрат, связанных с автоматизацией.

Уровень или степень снижения трудоемкости работ при автоматизации составляет

где P1 - численность рабочих до автоматизации

Р2 - численность рабочих после автоматизации

Повышение производительности труда за счет автоматизации

Произведем подсчет эксплуатационных расходов при ручном и автоматическом контроле за состоянием атмосферы по изменяющимся статьям: «Зарплата» и «Амортизация», если известно, что средний заработок одного рабочего (электрослесаря) Vразряда составит 20000 тенге в месяц.

При ручном замере газа метана штат рабочих составит: 4 - электрослесари АГЗ - Vразряда и один ученик - IVразряда.

Один рабочий измеряет газ в течение смены у комбайна, остальные три и ученик находятся там, где располагаются датчики метана.

Определим зарплату четырех рабочих и ученика при ручном контроле за состоянием рудничной атмосферы за 12 месяцев.

Зр = (20000 - 18000) ´ 12 = 1176000 тенге

Определим зарплату двух рабочих при автоматизированном контроле за состоянием рудничной атмосферы. Один электрослесаръ V разряда и помощник-электрослесарь IVразряда.

За = (20000 + 18000) ´ 12=456000 тенге

Годовая экономическая эффективность по зарплате при автоматизации составит

Эгод = Зр-За = 1176000 - 456000 = 720000 тенге

Определяем сумму амортизационных отчислений по оборудованию газовой защиты в количестве трех комплектов за один год.

где П1 - первоначальная стоимость АТЗ-1, тенге

П2 - первоначальная стоимость ТА-11, тенге

Hr - годовая норма амортизации, %

Определим эксплуатационные расходы при автоматизированном контроле по статьям: «Зарплата» плюс «Амортизация».

Э = За Am = 720000 + 76400 = 796400 тенге

Затраты по зарплате на монтаж аппаратуры

P1 = (п5 ´ Ст5 + п4 ´ Ст4) ´ д = (439,62 + 408,12) ´ 5 = 4239 тенге

где п5 - количество электрослеспрей Vразряда, человек

п4 - количество электрослесарей IVразряда, человек

Ст5, Ст4 - тарифные ставки V-го и IV-го разрядов, тенге

д - количество дней, затраченных на монтаж.

Затраты по зарплате на ревизию и наладку

Р2 = п5 ´ Ст5 ´ д = 2 ´ 439,62 ´ 2 = 1758 тенге

Стоимость телефонного кабеля

Р3 = I ´ Ск = 800 ´ 90 = 72000 тенге,

где I - длина кабеля, м

Ск -стоимость одного метра кабеля, тенге

Балансовая стоимость аппаратуры

åР=Э+Р1+Р2+ РЗ=796400+4239+1758+72000=874397тенге

Стоимость контроля метана по зарплате до автоматизации

где G - производительность лавы в месяц, тонн

Стоимость контроля метана по зарплате после автоматизации

Срок окупаемости аппаратуры комплекса «Метан»

Литература

1. Г.Д.Медведев «Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий»

2. Л.П.Поспелов «Основы автоматизации производства.» М.; Недра, 1988

3. В.В.Демин «Лабораторный практикум по рудничной автоматике и телемеханике» М.; Недра, 1981

4. П.Д.Гаврилов, Л.Я.Гимелъшейн, А.Е.Медведев «Автоматизация производственных процессов»

5. В.А.Батицки.й, В.И.Куроедов, А.А.Рыжков «Автоматизация производственных процессов и АСУТП в горной промышленности»

6. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. М.; Недра, 1976

7. Правила, безопасности в угольных шахтах. Астана,2000

8. И.ИЛпратов, О.П.Шумовский, В.Ф.Ковалевский «Справочник механика шахты» М.; Недра, 1971

МЕНЮ

Дипломная работа: Автоматизация добычи угля на шахте им. Костенко

ИНТЕРЕСНОЕ